Информационный портал о БПЛА

Рубрика: ПОЛЕЗНАЯ НАГРУЗКА

Ростех представил новую камеру для дронов

Камера способна снимать качественное изображение даже при сильном тумане и дожде.

Новую малогабаритную SWIR-камеру (Short Wave InfraRed, коротковолновый инфракрасный диапазон) представила компания «Швабе» (дочерняя структура госкорпорации Ростех). Как сообщает ТАСС, разработку можно использовать как в бытовых, так и в военных целях. Однако в первую очередь камера создавалась для силовых структур.

По словам разработчиков, устройство позволит обнаруживать замаскированные предметы и людей даже при плохих погодных условиях – в дождь, снегопад или туман. Также возможна съемка и через тонированные стекла.

Небольшие габариты камеры позволят с легкостью использовать ее в работе беспилотных летательных аппаратов, осуществляющих разведывательные или поисково-спасательные операции. Кроме этого камеру можно применять в сельском хозяйстве, системе контроля городского транспорта и других сферах.

Интересно, что камера от «Швабе» стала одной из самых легких в мире. Ее вес – около 110 грамм. Поэтому устройство можно устанавливать на квадрокоптеры любого типа. Частота кадров составляет более 100 Гц, а разрешение — 640×512 пикселей. Камера может передавать и аналоговые, и цифровые данные.

Визуализация инфракрасного изображения в диапазоне 0,9–1,7 мкм позволяет получать изображение со SWIR-камеры в любое время суток и даже при естественном освещении от Луны.

SWIR-камеры, созданные компанией "Швабе"

Комментарии к записи Ростех представил новую камеру для дронов отключены

Новый источник питания поможет дронам находиться в воздухе несколько дней

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли создали двигатель для дронов, который позволит им летать несколько дней без подзарядки.

Дроны, сутками висящие в воздухе без посадки? Это может стать реальностью благодаря новой технологии получения энергии. Речь идет об устройстве, с рекордной эффективностью собирающем энергию, “потерянную” солнечной батареей, и превращающему ее в электрическую. Разработка описана в научной статье, опубликованной в журнале PNAS группой во главе с Эли Яблоновичем (Eli Yablonovitch) из Калифорнийского университета в Беркли.

Как известно, солнечные батареи используют по назначению далеко не весь падающий на них свет. Инженеры упорно борются за их эффективность. Если стандартные кремниевые фотоэлементы лишь 15% энергии света преобразуют в электрическую, то в новейших разработках эта цифра достигает уже 40%. Но и такой показатель означает, что 60% энергии теряется.

Что с ней происходит? Она поглощается веществом батареи без выработки электричества и нагревает его. Но, как и всякое нагретое тело, фотоэлемент излучает эту энергию в виде инфракрасных фотонов. Именно их действие испытывает рука, поднесённая к батарее отопления (сбоку, чтобы не мешал поток тёплого воздуха).

Довольно давно специалисты предложили собирать эти фотоны и использовать их для выработки электроэнергии. Для этого нужен аналог фотоэлемента, но работающий не на квантах видимого света, а на инфракрасном излучении. Такие устройства называются термофотовольтаическими (thermophotovoltaic) элементами, или ТВЭ.

Получается двухступенчатая схема. Солнечная батарея собирает столько энергии, сколько может, а оставшуюся излучает в виде инфракрасных фотонов. ТВЭ “подбирает просыпанное”, поглощая эти фотоны и вырабатывая электричество.

Идеально? Нет. Дело в том, что и ТВЭ упускает большую часть падающей на него мощности. Причем устройство в этом “не виновато”.

Поясним. Среди инфракрасных фотонов, испускаемых источником тепла (в данном случае нагревшейся при работе солнечной батареей), есть кванты с самой разной энергией. Фотоны и кванты в данном случае – это одно и то же. Но ток в ТВЭ вырабатывают только достаточно высокоэнергетические фотоны. Все остальные – “отбракованное сырье”.

Лучшие решения из существующих на сегодняшний день преобразуют в электрическую лишь 23% энергии падающего на них инфракрасного излучения. (Правда, демонстрировались и большие цифры, но лишь при температурах нагревателя выше 2000 °C, а это выше температуры плавления стали).

Авторы нового исследования побили этот рекорд, державшийся 15 лет, добившись цифры в 29%. И сделали они это с помощью хода, гениального в своей простоте: просто разместили позади ТВЭ зеркало.

Зеркало отражает “потерянные” ТВЭ фотоны обратно в источник тепла (в данном случае – работающую солнечную батарею). Поглощая их, фотоэлемент снова излучает фотоны, часть которых уже имеет достаточно высокую энергию, чтобы сработал термофотовольтаический элемент.

Таким образом, ТВЭ как бы говорит источнику тепла: “Ты дал мне много плохих (низкоэнергетических) фотонов, я не могу ими воспользоваться. Возвращаю их обратно тебе. Переделай хотя бы часть из них в высокоэнергетические, пожалуйста”. И тот действительно “переделывает”.

раскаленная графитовая лента в качестве источника тепла

В качестве источника тепла использовалась раскалённая графитовая лента.
Фото Luis M. Pazos Outon, UC Berkeley.

 

В экспериментах использовался ТВЭ из арсенида индия–галлия (InGaAs) и золотое зеркало. В качестве источника тепла применялась графитовая лента, раскалённая электрическим током до 1207 °С. Адаптация такого ТВЭ с зеркалом к улавливанию инфракрасных фотонов, испущенных солнечной батареей (которая, разумеется, гораздо холоднее), возможно, потребует отдельных исследований.

Между тем, по расчетам авторов, эффективность ТВЭ в 29% – отнюдь не предел. Так, они собираются увеличить отражательную способность зеркала, добавив к золоту слой диэлектрика.

“Просто увеличив отражательную способность [зеркала], мы получим 36-процентную эффективность. Но мы знаем, что можем достичь 50-процентной эффективности, внеся другие изменения в [термофотовольтаический] элемент с использованием проверенных в научной литературе методов”, – обещает первый автор статьи Зунаид Омаир (Zunaid Omair), также из Калифорнийского университета в Беркли.

К слову, самые эффективные модели солнечных батарей тоже используют заднее зеркало, чтобы возвращать прошедшие мимо них фотоны видимого света. Таким образом, одно и то же зеркало может приносить двойную пользу, возвращая фотоэлементу упущенный свет, а ТВЭ – инфракрасное излучение.

По мысли авторов, подобные технологии в перспективе помогут создать беспилотники, которые держатся в воздухе несколько дней, космические зонды, которым хватает энергии на столетия, и миниатюрные батареи, обеспечивающие электричеством жилой дом.

“Термофотовольтаики компактны и чрезвычайно эффективны в широком спектре [вариантов] применения: от тех, которые требуют всего 100 ватт, как лёгкий беспилотный летательный аппарат, до тех, что [требуют] 100 мегаватт и [обеспечивают] электричеством 36 тысяч домов”, – утверждает Яблонович.

дрон с инновационной установкой

Дрон с установленной на нем новой фотовольтаической установкой /©Noah Berger

___
Источник: nauka.vesti.ru

Комментарии к записи Новый источник питания поможет дронам находиться в воздухе несколько дней отключены

ИИ поможет дронам ориентироваться в ограниченных пространствах

Исследователи при помощи машинного обучения, 3D-датчиков и модуля одометрии научили дроны ориентироваться в сложных условиях.

Современные беспилотники от таких компаний, как DJI и Parrot, уже давно имеют собственные инструменты для избежания столкновений с элементами ландшафта, но когда дроны сталкиваются с обилием препятствий и крайне ограниченным пространством, например, в лесу, автономная навигация затруднена и стандартные алгоритмы уже не справляются. Вот почему ученые из Intel Labs и мексиканского Центра перспективных исследований при Национальном политехническом институте попытались решить данную проблему при помощи машинного обучения и набора 3D-датчиков.

Исследователи при помощи машинного обучения, 3D-датчиков и модуля одометрии научили дроны ориентироваться в условиях с ограниченным пространством

Исследователи поделились результатами проделанной работы в статье «Автономная навигация беспилотных летательных аппаратов в неизвестных загроможденных средах», опубликованной на сервере препринтов Arxiv.org, где утверждается, что в проведённом ими тестировании новый алгоритм навигации, проверенный на дронах Intel Ready to Fly, продемонстрировал отличную производительность.

«Автономная навигация в неизвестном окружении с ограниченным пространством является одной из фундаментальных проблем в робототехнике, особенно в задачах по поиску и спасанию, сбору информации и проверки промышленных и гражданских сооружений», — написали соавторы. «Хотя картографирование, планирование и генерацию траекторий можно считать давно изученными задачами, которые можно решить с учётом определенных комбинаций роботизированных платформ и окружений, системы, объединяющие все эти инструменты для навигации дронов, всё еще отсутствуют».

Новая система навигации использует набор 3D-датчиков и модуль одометрии и состоит из трёх компонентов: 1 — алгоритм, который создаёт карту пространства при помощи датчиков глубины,  2 — модель, которая генерирует траектории безопасные для навигации, учитывая ограничения поля обзора, и 3 — модель, которая планирует непосредственное передвижение беспилотника по безопасному маршруту. На этапе картирования алгоритм формирует облако точек, а затем добавляет его к отображению на карте занятого пространства беспилотника. Данные об окружении собираются в режиме реального времени и на их основе непрерывно просчитываются варианты возможных траекторий, чтобы выбрать наиболее короткую и надёжную из них, при этом система пытается обеспечить постоянную ориентацию дрона в пространстве таким образом, чтобы датчики получали максимум информации.

Чтобы проверить работу своего решения, исследователи провели эксперименты как в реальных условиях, так и в виртуальной среде, используя фреймворк Robotic Operating System Kinetic. Они сообщают, что в одном из тестов время, необходимое дрону для начала движения в заданных условиях, составило 3,37 миллисекунды по сравнению со стандартными алгоритмами, где ему потребовалось 103,2 миллисекунды  в одном варианте и 35,5 миллисекунды в другом, а на составление карты пространства и  расчёт траектории движения потребовалось 0,256 миллисекунды против 700,7 и 2,035 миллисекунды.

Конечно, пока ещё новая система не идеальна. Команда отмечает, что их алгоритм имел тенденцию в тестах генерировать несколько более длинные маршруты, чем оптимальные, которые можно было бы использовать при ручном управлении, и что он не смог достичь целевой точки назначения в симуляции лабиринта с очень тесными пространствами. Тем не менее, учёные считают, что их работа в будущем может привести к появлению решений, которые объединят инструменты по расчёту траектории при помощи сканирования пространства и модели для динамического предсказания препятствий, что поможет дронам значительно более эффективно ориентироваться в сложных условиях.

На видео можно наглядно посмотреть на тестирование системы.

___

Источник: 3dnews.ru

Комментарии к записи ИИ поможет дронам ориентироваться в ограниченных пространствах отключены

DJI оснастит свои дроны приемником сигнала ADS-B

По мнению разработчиков, данная мера существенно повысит безопасность применения БПЛА в воздушном пространстве.

Крупная китайская компания DJI объявила о своем намерении оснащать все производимые дроны весом более 250 грамм специальными приемниками автоматического зависимого наблюдения-вещания (ADS-B). Такая мера будет введена производителем с 1 января 2020 года. По мнению разработчиков, использование системы приема сигнала ADS-B значительно повысит безопасность полетов БПЛА в воздушном пространстве.

Спутниковая система ADS-B применяется для наблюдения за воздушным движением. В состав системы входят:

  • GPS-приемник, определяющий местоположение летательного аппарата и параметры его полета;
  • набор приемо-передатчиков, передающих данные о параметрах полета наземным станциям и специальным спутникам, которые уже перенаправляют их диспетчерским службам и другим самолетам.

Также система ADS-B способна оценивать погодную ситуацию на маршруте полета. Подобные системы широко используются многими авиакомпаниями мира. А с 1 января 2020 года передатчиками будут оборудованы все самолеты, выполняющие полеты в США.

Система ADS-B, адаптированная компанией DJI для установки на БПЛА, получила название AirSense. Как сообщают разработчики, устройство способно принимать сигналы от любых летательных аппаратов, находящихся в зоне досягаемости. Если траектория полета дрона будет пересекаться с маршрутами других летательных аппаратов, механизм уведомит об этом оператора беспилотника.

В то же время компания не уточняет, сможет ли AirSense самостоятельно увести дрон от столкновения и можно ли будет проигнорировать предупреждения. Никакие другие подробности о принципах работы системы пока не сообщается.

Известно, что в настоящее время приемниками ADS-B уже были оснащены два типа дронов компании DJI: Matrice 200 и корпоративная версия Mavic 2.

Комментарии к записи DJI оснастит свои дроны приемником сигнала ADS-B отключены

Американцы создали систему, которая поможет избежать столкновений БПЛА с пилотируемыми самолетами

Создатели утверждают, что их разработка отличается своей легкостью и компактностью, благодаря чему может быть установлена практически на любой беспилотник.

Беспилотные летательные аппараты смогут видеть в воздухе другие самолеты и в автоматическом режиме избегать сближения. Уклоняться от столкновения в воздухе дронам поможет автоматическая система Casia, разработанная американской компанией Iris Automation. Несмотря на то, что создатели новой системы еще не успели сертифицировать ее для полетов БПЛА за пределами зоны видимости оператора, продажи разработки уже стартовали.

Стоит отметить, что проблему уклонения дронов от столкновения в воздухе пытаются решить несколько компаний во всем мире. Цель каждой из них – разработать систему, которая позволит дронам безопасно использовать воздушное пространство, разделив его с пилотируемыми самолетами.

В то время как одни разработчики пытаются создать диспетчерские системы для совместных полетов пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов, другие работают над созданием автономных систем для беспилотников, созданных на основе радиолокационных станций. Однако до сих пор ни одна из систем так и не пошла в серийное производство.

В большинстве случаев автоматические системы уклонения, устанавливаемые на беспилотники, обладают довольно большой массой, из-за чего не могут быть использованы совместно с небольшими дронами.

Создатели Casia утверждают, что их разработка отличается своей легкостью и компактностью, благодаря чему может быть установлена практически на любой БПЛА (в том числе и на любительские аппараты).

Систему Casia разработчики называют универсальной: она может применяться как на БПЛА самолетного типа, так и на мультикоптерах, беспилотных вертолетах.

В систему входят камера высокой четкости и вычислительный блок, подключаемый к бортовому автопилоту дрона. Вычислительный блок работает на базе алгоритма, разработанного с помощью технологий машинного обучения и способного по видеоизображению в режиме реального времени определять воздушные объекты и классифицировать их.

Также благодаря получению изображения высокой четкости с камеры, алгоритм может определить направление полета другого объекта, а также расстояние до него и возможные пути пересечения траекторий. Если будет определено, что траектории дрона и самолета могут пересечься, БПЛА изменит направление своего полета.

Комментарии к записи Американцы создали систему, которая поможет избежать столкновений БПЛА с пилотируемыми самолетами отключены

Компания DJI представила новое программное обеспечение DJI Terra

Разработка будет применяться для съемки, визуализации и анализа данных, полученных с дронов.

Компания DJI представила новое программное обеспечение DJI Terra, используемое для преобразования полученных при помощи дрона данных в цифровые 3D-модели и карты для упрощения процессов анализа и принятия решений.

DJI Terra позволяет предприятиям и организациям использовать технологию дронов DJI для съемки, визуализации и анализа аэроснимков в различных сферах: общественной безопасности, строительстве, инфраструктуре, сельском хозяйстве и кинопроизводстве. «DJI продолжает разрабатывать доступное аппаратное и программное обеспечение для помощи организациям в оптимизации рабочих процессов при помощи беспилотных технологий и достижения высоких результатов в сфере их деятельности, – отметил директор отдела по работе с предприятиями в Европе DJI Санни Ляо (Sunny Liao). – DJI Terra является универсальным решением для создания карт и моделей, благодаря которому можно без труда использовать данные с дронов для различных целей: от создания карт места дорожно-транспортного происшествия и визуальной проверки инфраструктуры до картографирования сельскохозяйственных полей и моделирования строительных площадок».

 

Автоматическое планирование маршрута и получение данных

Пилоты коммерческих дронов могут быстро создавать маршруты полета в DJI Terra, выбрав одну из опций в зависимости от вида участка или объектов, карты или 3D-модели, которую они планируют создать. Представлены три типа задач:

  • Территориальное планирование (Area) – установка границ полетной зоны на карте для быстрой съемки участка. DJI Terra автоматически создает эффективные опции построения маршрута полета в зависимости от выбранного участка.
  • Точки маршрута (Waypoint) – создание маршрутов полета на участке или вокруг объектов при помощи точек и таких настраиваемых параметров как высота летательного аппарата, скорость, направление, наклон стабилизатора и угол обзора. Для сложных задач, требующих более точных результатов, применяйте трехмерную визуализацию полета для разработки и симуляции процессов с использованием уже существующих 3D-моделей.
  • Диаметрические проекции (Oblique) – Получение обширных данных благодаря нескольким полетам по одному маршруту. При каждом полете угол обзора камеры автоматически регулируется для съемки новых деталей и получения подробной 3D-модели объекта под различными углами обзора.

 

Картография в реальном времени и создание детализированных 3D-моделей

Благодаря возможности создания карт в реальном времени, DJI Terra позволяет пилотам дронов быстро сгенерировать 2D-ортомозаику площади, где проходит полет. Это отлично подходит для задач, в которых ситуационная осведомленность очень важна, а решения должны приниматься за минуты. DJI Terra способно быстро обрабатывать данные и создавать качественные и реалистичные проекции любых участков и объектов через реконструкцию детализированных 2D-ортомозаик и 3D-моделей. Это применяется для восстановления событий дорожно-транспортных происшествий, отслеживания строительных проектов или проведения крупномасштабных инспекций инфраструктуры на мостах и дорогах.

Анализ данных без труда

Помимо создания карт и моделей, DJI Terra помогает пользователям анализировать данные и получать мгновенное представление об объекте благодаря информации о расстоянии, площади и объема. Возможность редактирования аннотаций пользователями улучшает сообщение и отчетность во время работы над проектами. Пользователи могут получить подробное представление о каждом снимке, используемом для создания модели, чтобы определить местоположение и выделить важные элементы. Это необходимо для проведения подробных инспекций участка и восстановления событий дорожно-транспортных происшествий.

___

Источник: droneflyers.ru

Комментарии к записи Компания DJI представила новое программное обеспечение DJI Terra отключены

Phoenix Vision 360 – новая платформа для аэросъемки от Phoenix LiDAR

Платформа использует новейшую 150-мегапиксельную технологию съемки от PhaseOne Industrial Solutions и позволяет проводить съемку с высоты, невиданной на современном рынке.

Новый сервис под названием Phoenix Vision360 запустила компания Phoenix LiDAR Systems, Inc – один из мировых лидеров в области коммерческих беспилотных авиационных систем лазерного сканирования. Новая платформа, применяемая для авиасъемки со сверхвысоким разрешением и обзором в 360 градусов, была разработана совместно с экспертами по управлению движением камеры Black Forest Motion.

Phoenix Vision360 использует новейшую 150-мегапиксельную технологию съемки от PhaseOne Industrial Solutions и позволяет проводить съемку с высоты, невиданной на современном рынке, сообщает Беспилотник.org.

Phoenix Vision360 состоит из двух уровней: технологии управления дроном и контроля съемки, а также автоматизированной платформы облачной обработки для преобразования изображений в конкретные данные.

Область применения новой разработки может варьироваться от мониторинга инженерно-коммунальных объектов практически в режиме реального времени до научных исследований, где необходим максимально возможный уровень детализации.

«Мы учитывали мнение наших клиентов, работающих во многих отраслях. И, хотя некоторые из них могут быть довольны панорамированием с низким разрешением от дронов ProImer от DJI, другим требуется технология следующего уровня, которая поможет сохранить конкурентное преимущество при выполнении экономически эффективной операции, — сообщил генеральный директор Phoenix LiDAR Грейсон Оманс. — Например, у нас были руководители строительства, которые запрашивали возможность легко идентифицировать оборудование на земле на безопасных расстояниях, а Phoenix Vision360 позволяет им делать это с помощью дронов с расстояния 600 футов».

Высоко оптимизированная технология управления съемкой позволяет Phoenix Vision 360 получать данные для больших территорий со временем полета дрона менее 10 минут. Обработка изображений в этом случае основана на облачном хранилище, позволяя клиентам просматривать интерактивные изображения высокого разрешения на любом веб-устройстве, включая настольные ПК, планшеты и смартфоны.

Комментарии к записи Phoenix Vision 360 – новая платформа для аэросъемки от Phoenix LiDAR отключены

Технологии и особенности тепловизионной съемки

Тепловизионная камера, установленная на БПЛА, превращает его в мощный инструмент, который может использоваться в строительстве, горнодобывающей промышленности, электроэнергетике, пожаротушении и других отраслях.

Тепловизионная камера (тепловизор), установленная на дроне, превращает его в мощный инструмент, который может использоваться во многих секторах: строительстве, горнодобывающей промышленности, электроэнергетике, обследованиях, пожаротушении, поисковых и спасательных операциях. Дроны, оснащенные тепловизорами, имеют множество применений, обнаруживая тепло, исходящее почти от всех объектов и материалов, превращая их в изображения и видео. Сегодня мы расскажем о том, как работает тепловизионная съемка, как интерпретировать тепловые изображения, тепловые карты и цветовые шкалы.

Технология тепловизионной съемки

Как работает тепловизор

Тепловизоры — это, в действительности, измерители тепла. Тепловизоры также известны под разными названиями, в том числе:

  • термальная камера
  • тепловизионная камера
  • тепловизионный датчик
  • тепловизионный сенсор
  • температурный сенсор
  • датчик теплового зрения
  • тепловая подпись камеры
  • тепловой датчик

Тепловизоры делают снимки или видео теплового излучения, а не видимого света. Инфракрасное тепловое излучение и свет являются частями электромагнитного спектра. Однако камера, которая может обнаруживать видимый свет, не будет видеть теплового излучения, и наоборот. Тепловизоры обнаруживают больше, чем просто тепловое излучение. Они обнаруживают крошечные различия в тепловом излучении, даже такие маленькие, как 0,01° C. Эта информация затем отображается в виде различных цветов на дисплее, в программном обеспечении или в приложениях.

Тепловое излучение и тепловые сигнатуры

Все в нашей жизни выделяет тепловую энергию, даже лед. Чем горячее что-то, тем больше тепловой энергии оно излучает. Эта энергия называется тепловой сигнатурой. Чем горячее объект, тем больше тепла он излучает. Температура также влияет на длину волны и частоту излучаемых волн. Объекты с типичными комнатными температурами излучают энергию в виде инфракрасных волн. Когда вы видите тепловые фотографии или видеоизображения излучения, окружающего человека, животного или горячую кружку кофе, энергия, излучаемая объектом, обычно представляет собой диапазон длин волн. Обычно это называется спектром излучения. При увеличении температуры объекта длины волн в спектрах испускаемого излучения также уменьшаются. Более горячие объекты испускают более короткую волну, более высокую частоту излучения. Например, спираль электрического тостера значительно более горячая, чем комнатная температура. Спираль на тостере светится красным, и мы можем чувствовать тепло, поднося руки к ней, давая нам предупреждение о том, что спираль горячая. Тепловое излучение может происходить через вещество или через область пространства, в которой нет вещества (вакуум). Тепло, полученное на Земле от Солнца, является результатом электромагнитных волн, проходящих через пустоту или вакуум пространства между Землей и Солнцем.

Краткое научное объяснение теплового излучения

Тепловое излучение, или тепло — это испускание электромагнитных волн от всего вещества, температура которого выше абсолютного нуля (-273,15° С). Оно преобразует тепловую энергию в электромагнитную энергию. Все объекты излучают энергию в виде электромагнитных волн. Скорость, с которой эта энергия выделяется, пропорциональна температуре Кельвина (Т), возведенной в четвертую степень. Тепловая энергия возникает из кинетической энергии (всех движущихся вещей) случайных движений атомов и молекул в веществе. Эти атомы и молекулы состоят из заряженных частиц (протонов и электронов) и кинетические взаимодействия между частицами вещества приводят к ускорению заряда и дипольному колебанию. Это приводит к электродинамической генерации связанных электрических и магнитных полей, что приводит к испусканию фотонов, излучающих энергию (тепловое излучение) от вещества.

Инфракрасная термография

ИК-термография — это метод преобразования инфракрасного изображения в радиометрическое, которое позволяет считывать значения температуры с изображения.

Как интерпретировать тепловизионные изображения

Большинство тепловизоров выдают видеосигнал, в котором белые области показывают максимальную излучаемую энергию, а черные области — более низкое излучение. Серое изображение содержит максимальное количество информации. Однако, чтобы облегчить общую интерпретацию тепловых изображений и их последующее представление, тепловое изображение может быть искусственно окрашено. Это достигается путем назначения желаемых цветов блокам уровней серого для получения знакомых цветных изображений, что позволяет легче интерпретировать данные. Кроме того, путем выбора правильной цветовой палитры, изображение может быть улучшено, чтобы показать конкретные уровни энергии более подробно.

Что такое излучательная способность в тепловидении?

Чтобы прочитать правильные температуры, необходимо принять во внимание еще один важный фактор, известный как излучательная способность. Излучательная способность — это эффективность, при которой объект испускает инфракрасное излучение. Она сильно зависит от свойств материала или объекта. Это мера эффективности поверхности, излучающей тепловую энергию относительно идеального источника — черного тела. Она напрямую масштабирует интенсивность теплового излучения и все реальные значения меньше 1,0. Излучательная способность может сильно зависеть от морфологии поверхности, шероховатости, окисления, спектральной длины волны, температуры и угла обзора. Измерение, которое не учитывает реальную излучательную способность поверхности, будет выглядеть «холоднее», чем есть на самом деле. В сельском хозяйстве многие органические материалы и материалы с очень шероховатой поверхностью имеют значения излучательной способности, приближающиеся к 1,0. Для других приложений, в том числе для проверки линий электропередачи и солнечных батарей, поверхность может представлять собой полированное стекло или металл, оба из которых могут иметь гораздо более низкие значения коэффициента излучения. Для тепловизора важно установить правильную излучательную способность, иначе будут измерены неправильные температуры.

Что такое отражательная способность в тепловидении?

Отражательная способность — это мера способности поверхности отражать излучение. Камера вблизи поверхности воспринимает как тепло, получаемое от поверхности, так и отраженную фоновую температуру окружающей среды. Очень сложно проводить измерения температуры сильно отражающей поверхности, потому что на изображение влияют фоновые тепловые отражения. В приложениях БАС неокрашенная и чистая металлическая крыша может выглядеть холоднее, чем на самом деле, потому что блестящая крыша отражает небо над ней. Рассмотрим случай листа из нержавеющей стали на крыше с коэффициентом отражения 0,80 и коэффициентом излучения 0,20, при этом радиометрическое измерение температуры будет сильно смещено в сторону отраженной фоновой температуры неба. Чистое небо может иметь фоновую температуру, которая обычно значительно ниже 0° C и, возможно, даже ниже -20° C. Фактическая фоновая температура неба будет варьироваться в зависимости от атмосферных условий и времени суток. Отражающие поверхности создают дополнительные проблемы в применениях БАС. Отражение солнца на тепловом изображении будет выглядеть как солнечные блики. Радиометрические измерения температуры солнечных бликов могут быть неточными на сотни градусов. Рекомендуется сделать последовательность изображений поверхности под разными углами, чтобы уменьшить влияние любого солнечного блика. Однако следует позаботиться о том, чтобы не проводить измерения под чрезмерно наклонными углами, поскольку отражательная способность ухудшается в зависимости от угла обзора. В качестве альтернативы, очень близкий диапазон и прямые измерения могут привести к тому, что камера будет просматривать свое отражение и привести к неточным измерениям. Подобно излучательной способности, отражающая способность поверхности сильно зависит от морфологии поверхности и шероховатости. Поскольку отражательная способность (R) связана с излучательной способностью (E) как R = 1-E, важность отражательной способности может быть значительно уменьшена путем проведения измерений поверхностей с очень высокой излучательной способностью, в идеале превышающей 0,90. Для измерений с помощью БАС контролируемых поверхностей, таких как стальной резервуар на крыше, можно использовать матовую плоскую черную краску с высокой излучательной способностью / низкой отражающей способностью для создания «измерительных участков», которые приводят к воспроизводимым измерениям.

Что может обнаружить тепловизор?

Тепловая энергия излучается практически всеми источниками на нашей планете и во Вселенной. Тепловизоры могут получать изображения и различать тепловыделение от следующих источников:

  • живые объекты — люди, животные и растения;
  • строения — небоскребы, здания, заводы, дома и палатки;
  • машины — двигатели, конвейерные ленты и сборочные линии;
  • самолеты, суда и транспортные средства— все виды автомобилей, судов и транспортных средств;
  • электрооборудование — цепи, линии электропередачи, конденсаторы, конденсаторы связи, изоляция и т. д.
  • земля, камни и буи — они поглощают тепло от солнца в течение дня и излучают его ночью;
  • жидкости и газы — все они излучают тепло и обнаруживаются тепловизорами.

Поскольку разные материалы поглощают и излучают тепло с разной скоростью, область, которая, как мы полагаем, имеет только одну температуру, на самом деле будет иметь несколько слегка отличающихся температур. Например, если смотреть на человека через тепловизор, он покажет, что наши тела имеют небольшую разницу температур от одного участка тела к другому. Тепловизор обнаруживает эти различия температур и преобразует их в детальное изображение.

Тепловизоры в пыли, дыму, тумане и дожде

Пыль и дым.  Горнодобывающая промышленность — частый пользователь тепловизоров. На площадках добычи полезных ископаемых, если для мониторинга используются обычные цифровые камеры, они пропускают любые потенциальные дефекты, поскольку добыча часто сопровождается наличием большого количества пыли. Тепловизоры могут видеть сквозь пыль и дым благодаря съемке в инфракрасном диапазоне. Это означает, что они способны обнаруживать любую тепловую энергию в любых условиях окружающей среды.

Туман и дождь. Хотя тепловизоры могут видеть в полной темноте, сквозь слабый туман, небольшой дождь и снег, на расстояние, которое им доступно, влияют атмосферные условия. Тепловизор создает изображение на основе различий в тепловом излучении, которое испускает объект. Чем дальше этот инфракрасный сигнал должен пройти от цели к тепловизору, тем больше потери. Туман и дождь могут сильно ограничить дальность действия тепловизора из-за рассеивания света от капель воды. Чем выше плотность капель, тем сильнее уменьшается инфракрасный сигнал. Для получения изображений в тумане и дожде лучше всего работают тепловизоры более высокого класса.

Тепловизоры  просты в использовании

В то время как научные детали того, как работает тепловизор, довольно сложны, реальность такова, что современные тепловизоры чрезвычайно просты в использовании. Изображения очень четкие и простые для понимания, требующие небольшой подготовки или интерпретации.

Примечание. Для механических и электрических применений тепловизоры должны всегда эксплуатироваться квалифицированными инженерами, которые понимают спектр теплового излучения оборудования или материала.

Камеры отраженного света

Для тепловизоров требуется только тепло от объекта, чтобы иметь возможность получить изображение или видео сцены. Очень тесно связаны с ними (а  иногда их путают)  камеры ночного видения и инфракрасные камеры. Давайте их кратко рассмотрим.

Сравнение тепловизоров и инфракрасных камер

Инфракрасные камеры генерируют свой собственный отраженный свет, излучая инфракрасный луч, который затем отражается от объекта. Это работает очень хорошо, однако инфракрасные камеры используют отраженный свет для создания изображения. Они имеют те же ограничения, что и другие камеры ночного видения, которые зависят от энергии отраженного света, которая обычно имеет малую дальность действия и плохую контрастность.

Как далеко могут видеть тепловизоры?

Расстояние или диапазон действия тепловизора сильно зависит от ряда характеристик, таких как:

  • каков объектив?
  • оснащен он охлаждаемым или неохлаждаемым детектором?
  • какова чувствительность?
  • каков размер объекта?
  • какова температура цели и фона?

Ответив на эти вопросы, вы сможете выбрать правильный тепловизор для выполнения работы.

___

Источник: geomatica.ru

Комментарии к записи Технологии и особенности тепловизионной съемки отключены

Технологии LiDAR: возможности применения в БПЛА

Использование лазерного сканирования для получения цифровых изображений поверхности земли с воздуха.

Лазерное сканирование применяют в самых разных отраслях — от инвентаризации земельного имущества до использования в изыскательных работах и городском планировании. Процесс осуществляется с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), а также специального лазерного сканера, работающего по технологии LiDAR (Light Detection and Ranging).

Суть метода – в дискретном сканировании определенных наземных участков и объектов, находящихся на них. Путь лазера, его направление и общее время прохождения регистрируется и фиксируется: лазер отражается от одной или нескольких точек в пространстве, прибор это фиксирует. Приемник, поддерживающий технологии ГЛОНАСС и GPS, определяет текущее расположение сканера. Совместно с ним функционирует инерциальная навигационная система. Таким образом, определение абсолютных координат отмеченных точек отражения однозначно возможно, если известны координаты и углы разворота сканирующего прибора.

Лазерное сканирование применяется для создания карт местности масштабом от 1:500 до 1:5000. Этот метод характеризуется высокой точностью данных (от 5 до 8 см) и детальностью отрисовки – от 20 до 50 см. Ширина охвата – около 1,5 км. За сутки удается исследовать порядка 800-1000 километров поверхности Земли. Особенно эффективно технология лазерного сканирования для обследования малообжитых участков.

Чтобы лазерное сканирование давало больше информации, проводится одновременная аэрофотосъемка территории с помощью камеры высокой детализации. таким образом удается решить следующие задачи:

  • Создание новых, а также обновление имеющихся топографических планов.
  • Мониторинг имеющихся объектов на участках.
  • Изучение территории, а также основных геологических процессов, которые могут представлять потенциальную опасность.

У метода лазерного сканирования с беспилотных летательных аппаратов есть преимущества и недостатки. Рассмотрим их подробнее.

Преимущества лазерного сканирования

  • Быстрота. Общая скорость работы и последующей обработки данных, полученных лазерным сканированием, в несколько раз выше, чем при обычной геодезии.
  • Гибкость. Сложный рельеф, плохая видимость и прочие неблагоприятные условия не будут помехами в работе.
  • Высокая точность. Лазерное сканирование с воздуха сопоставимо с наземными геодезическими работами.
  • Расширенная функциональность. Благодаря этой технологии возможно 3D-сканирование проводов и различных висячих конструкций.

Недостатки лазерного сканирования с БПЛА

  • Высокая стоимость оборудования. Лёгкие лазерные сканеры, которые можно использовать с беспилотных аппаратов, стоят очень дорого, и в их использование с БПЛА надо закладывать соответствующие риски. По этой же причине основная сфера применения ВЛС – с пилотируемыми летательными аппаратами.
  • Бюджетные сенсоры характеризуются низкой детальностью и охватом, поэтому отличаются низкой производительностью и ограниченностью в сферах применения.
  • Зависимость от метеорологических и климатических условий. Например, снежный покров препятствует получению данных о рельефе поверхности.
  • Низкая точность и отсутствие детальности при съёмке вертикальных поверхностей и плоскостей.

Недостатки воздушного лазерного сканирования удаётся минимизировать с помощью комбинирования метода с наземным и мобильным лазерным сканированием, но такой подход увеличивает как сроки, так и бюджеты на получение и обработку информации.

Использование в различных отраслях

Данная технология широко применяется для создания моделей объектов горнодобывающих предприятий в 3D. Также она эффективна при составлении подробных планов и карт земельных участков, на которых осуществляется производство.

Лазерное сканирование позволяет решить следующие вопросы:

  • Способствует освоению и изучению новых месторождений.
  • Оценка общего объема перемещенной породы.
  • Моделирование карьеров в 3D
  • Съемка объектов на территории с целью их дальнейшей реконструкции.
  • Оценка ситуации при чрезвычайных происшествиях.
  • Создание виртуального моделирования участков для проведения презентаций.

Применение в городском планировании

Воздушное лазерное сканирование используется при создании трехмерных изображений населенных пунктов. В работе применяются инерциальные системы, приборы спутникового позиционирования, фотокамеры высокого разрешения, а также лазерные сканеры для БПЛА.

С помощью этого оборудования осуществляется съемка:

  • автомобильных трасс;
  • эстакад и мостов для создания из 3D-моделей;
  • улиц населенных пунктов различного назначения для составления топографических планов;
  • ж/д путей.

ВЛС позволяет получить точную информацию, касающуюся рельефа местности, расположения объектов на изучаемой территории, гидрографии и растительном покрове. Именно поэтому сфера применения технологии распространяется также на изучение линий электропередач, нефтегазовую и другие отрасли.

Источник: drone-port.ru

Комментарии к записи Технологии LiDAR: возможности применения в БПЛА отключены

Тепловизоры для БПЛА: сфера применения и обзор моделей

Тепловизор – прибор, позволяющий получать фото- и видеоизображения тепловой картины объекта и широко используемый в качестве полезной нагрузки БПЛА для самых разных целей.

Тепловизор – прибор, позволяющий получать фото- и видеоизображения тепловой картины объекта. Отображаемые сигналы устройства лежат вне пределов диапазона оптического спектра. Предел обнаружения тепловых различий современными тепловизорами очень мал и составляет всего лишь 0,01 градуса. Информация, считываемая устройством, отображается на дисплее в виде цветовых пятен и записывается в память для последующего анализа.

Для каких целей применяются тепловизоры

Беспилотные летательные аппараты, оснащенные тепловизором, могут использоваться для разных целей. В их число входит:

  • проверка утечек тепла через стены и кровлю промышленных зданий;
  • проверка работы электроподстанций без предварительного отключения оборудования;
  • проверка линий высокого напряжения даже в самых труднодоступных местах;
  • удаленное обнаружение утечек на трубопроводах и предприятиях нефтегазовой сферы;
  • проверка температуры сельскохозяйственных полей, обнаружение проблем оросительных систем;
  • обнаружение лесных пожаров и анализа их распространения (тепловизор способен обнаруживать, в том числе и подземные очаги возгорания);
  • поиск пропавших людей даже в самой труднодоступной местности;
  • применение для охоты в темное время суток.

Тепловые камеры стали использоваться в качестве полезной нагрузки беспилотных летательных аппаратов не так давно. На сегодняшний день одну из лидирующих позиций в сфере производства тепловизоров занимает компания FLIR Systems. Приборы, совместимые с фирменным программным пакетом FLIR Tools, позволяют настраивать параметры съемки и получать качественные изображения, которые можно использовать для профессиональных отчетов. Впрочем, наряду с данным производителем, существует еще несколько компаний, продукция которых также заслуживает внимания. Далее представлены несколько наиболее распространенных моделей тепловизоров, используемых для беспилотных летательных аппаратов.

FLIR Duo

Один из самых доступных и качественных приборов от компании FLIR Systems. Размеры тепловизора совпадают с размерами экшен-камеры GoPro (41×59×29,6 мм). Прибор имеет два объектива для съемки тепловых и оптических изображений. Оптический объектив ведет съемку в формате Full HD (1920×1080), тепловой – с разрешением 160х120 пикселей. Используя режим «картинка в картинке», можно совмещать оба типа изображений. Передача видео с обоих датчиков осуществляется с помощью HDMI или miniUSB кабеля.

FLIR Duo имеет ряд полезных функций:

  • встроенная запись;
  • дистанционное управление функциями камеры с помощью приложения на мобильном устройстве iOS или Android;
  • управление камерой по ШИМ (PWM);
  • эксклюзивная функция MSX, наложения тепловизионного и видео изображений друг на друга в реальном времени.

 

Yuneec CGO-ET

Yuneec CGO-ET, разработанный довольно известным китайским производителем, представляет сочетание тепловизионного модуля и светочувствительной камеры на трехосевом подвесе, способном вращаться на 360°.

Тепловизор выборочно измеряет разницу температур и показывает данные на экране. С помощью RGB-камеры, которая в 20 раз чувствительнее человеческого глаза, можно выполнять прекрасные снимки даже в условиях ограниченного освещения. На экран пульта управления изображение может транслироваться отдельно или же в наложенном виде.

Угол зрения оптического объектива составляет 90 градусов, термального объектива FOV – 71 градус по диагонали. Оптическая съемка ведется в формате 1920х1080 пикселей, термальная – 160х120 пикселей.

При своих размерах 81x108x138 мм Yuneec CGO-ET весит 275 грамм. Рабочие температуры камеры – от -10° до +180°С.

 

Workswell WIRIS Mini Heat Vision

Прибор, разработанный чешским производителем Workswell – лидером европейского рынка термографических продуктов, был создан специально для БПЛА. Устройство отличается довольно компактными размерами (85х65х45 мм) и небольшим весом – 160 грамм. Сочетает в себе тепловую и оптическую камеры. Разрешение тепловизора позволяет получать картинку в формате 384х288 пикселей, доступно 12-кратное увеличение изображения. Также тепловизор отличается высокой точностью измерения температуры в широком диапазоне. В комплекте прилагаются две сменные линзы – 71 градус (6,8 мм) и 35 градусов (13 мм).

Оптическая съемка ведется в режиме 1600х1200 пикселей, возможно 16-кратное цифровое масштабирование.

Данные оптической и тепловизионной съемки могут храниться как во внутренней памяти устройства, так и на внешней SD-карте.

Все настройки прибора легко контролировать и изменять в процессе полета. При этом после выключения камеры все установленные режимы съемки сохраняются.

Для анализа полученной информации применяется приложение CorePlayer, позволяющее редактировать данные и экспортировать их в других форматах.

 

FLIR Vue Pro R 640

Данный прибор выпускается в нескольких версиях, самой лучшей из которых является FLIR Vue Pro R 640 19 мм. Особенность устройства заключается в том, что именно в нем компания FLIR впервые использовала радиометрические технологии. Благодаря этому тепловизор считывает информацию о температурах с предельной точностью, определяя четкое  тепловое значение буквально для каждого пикселя в кадре. При этом тепловизионная съемка ведется в формате 640х512 пикселей, а фокусное расстояние объектива у данной модели составляет 19 мм.

Так же, как и остальные подобные устройства, FLIR Vue Pro R 640 может вести съемку в оптическом формате.

Управлять настройками съемки можно при помощи MAVLink – протокола обмена информацией между наземной станцией и летательным аппаратом. Пилот может выбирать цветовую палитру, изменять масштаб изображения, запускать и останавливать запись.

На сегодняшний день FLIR Vue Pro R 640 является одним из лидеров по качеству тепловизионной съемки и подходит для всех типов работ, требующих точных тепловых показателей.

Комментарии к записи Тепловизоры для БПЛА: сфера применения и обзор моделей отключены

введите в поле ниже и нажмите Ввести / Вернуться к поиску